JP6779668B2

JP6779668B2 - 絶縁検査装置

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Publication number: JP6779668B2
Application number: JP2016109032A
Authority: JP
Inventors: 好哉西島
Original assignee: Solar Frontier KK
Current assignee: Solar Frontier KK
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2036-05-31
Also published as: JP2017215201A

Description

本発明は、絶縁検査装置に関する。

太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、その周囲を囲んで保持するフレームとからなる。太陽電池パネルは、太陽電池素子が、封止材を介してカバーガラスとバックシートで挟み込まれラミネート処理をされたものである。太陽電池素子は、基板と、少なくとも第１の電極、半導体層及び第２の電極が基板上に積層された積層体とからなる。

太陽電池モジュールには、雨水に曝されても漏電が生じず、経年劣化しても漏電しないような絶縁性能が求められる。太陽電池モジュールに絶縁性を持たせる方法の１つとして、基板上の積層体の外周部をデリーション（除去）することで、基板の端部と積層体の端部との間に積層体が存在しない除去領域を形成する方法がある。そして、例えば特許文献１に開示されている方法で、デリーションによって積層体を除去した除去領域の絶縁性をプローブによって検査、測定している。

特開２０１４−９９４２５号公報

例えば、図１に示すように、デリーションによって積層体を除去した除去領域１００の上面に絶縁検査装置のプローブ１０１及び１０２を接触させて絶縁性を検査する場合、太陽電池モジュールに求められる電気特性によっては、プローブ１０１と１０２との間に最大８０００Ｖ程度の電圧を印加する必要がある。

しかしながら、デリーションの幅が小さい場合やプローブ間の距離が短い場合など必要な沿面距離を保てないときに、電圧印加による電離、或いは測定対象や環境の汚染度などに起因して沿面放電３００が発生してしまい、精確な絶縁検査ができないことがあった。

本発明は、精確な絶縁検査を行うことを目的とする。

本絶縁検査装置は、第１のプローブと、第２のプローブと、第１の絶縁体と、第１のプローブと第２のプローブと第１の絶縁体とを支持する支持部と、第１のプローブと第２のプローブと第１の絶縁体とを検査面に当接または離間させる移動機構と、を有し、第１のプローブと第２のプローブと第１の絶縁体とが検査面に当接したときに、第１の絶縁体は第１のプローブと第２のプローブとの間に位置し、支持部は、第１のプローブが位置する溝と第２のプローブが位置する溝とを連通する間隙を有し、間隙の一部を塞ぐように第２の絶縁体が設けられ、第１のプローブと第２のプローブと第１の絶縁体とは、移動機構によって支持部を介して移動する。

開示の技術によれば、精確な絶縁検査を行うことができる。

従来の絶縁検査装置について説明する図である。第１の実施の形態に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図（非検査状態）である。プローブ及び弾性絶縁体の形状及び位置関係を例示する底面図である。第１の実施の形態に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図（検査状態）である。第１の実施の形態に係る絶縁検査装置の効果について説明する図である。各プローブが接する位置について説明する図である。第１の実施の形態の変形例１に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図１（検査状態）である。第１の実施の形態の変形例１に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図２（検査状態）である。第１の実施の形態の変形例１に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図３（検査状態）である。第１の実施の形態の変形例２に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図１（検査状態）である。第１の実施の形態の変形例２に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図２（検査状態）である。第１の実施の形態の変形例２に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図３（検査状態）である。第１の実施の形態の変形例３に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図１（検査状態）である。第１の実施の形態の変形例３に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図２（検査状態）である。第１の実施の形態の変形例３に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図３（検査状態）である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
図２は、第１の実施の形態に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図であり、非検査状態（プローブが検査対象物の検査面と接触していない状態）を示している。

図２を参照すると、絶縁検査装置１は、検査対象物の検査面に接して絶縁検査を行う装置であり、第１のプローブ１１と、第２のプローブ１２と、弾性絶縁体（第１の絶縁体）１３と、支持部１４と、移動機構１５と、計測部１６とを備えている。計測部１６は、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２との間に電圧を印加する電圧印加部と、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２との間に流れる電流を測定する電流測定部とを含んでいる。

第１のプローブ１１と第２のプローブ１２と弾性絶縁体１３とは、それぞれ支持部１４に支持されている。具体的には、導電体である第１のプローブ１１と第２のプローブ１２は、バネなどの弾性体１７を介して、絶縁体である支持部１４に支持されている。また、弾性絶縁体１３は、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２との間に位置するように直接支持部１４に支持されている。弾性絶縁体１３の断面形状は、例えば、矩形状とすることができる。

支持部１４の下面側には各プローブ１１、１２に対応して溝が形成され、各プローブ１１、１２の一部は対応する溝内に位置している。また、各プローブ１１、１２を支持する弾性体１７は、一端が支持部１４に設けられた溝に固定され、他端がプローブに固定されている。これらのプローブ１１、１２は、電圧印加部及び電流測定部にそれぞれ電気的に接続されている。

支持部１４の上面側には移動機構１５が設けられており、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２と弾性絶縁体１３とは、移動機構１５によって支持部１４を介して矢印Ａで示す上下方向に移動可能である。

支持部１４の移動に伴って、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２と弾性絶縁体１３とは、検査対象物の検査面に当接または離間する。また、各プローブ１１、１２が検査面に当接していない状態（図２の状態）では、各プローブ１１、１２の先端が弾性絶縁体１３よりも検査面側に位置している。

図３は、プローブ及び弾性絶縁体の形状及び位置関係を例示する底面図である。図３（ａ）に示す例では、第１のプローブ１１及び第２のプローブ１２は検査面に面で接する板形状であり、弾性絶縁体１３を介して互いに対向している。図３（ｂ）に示す例では、第１のプローブ１１及び第２のプローブ１２は検査面に点で接する針形状であり、弾性絶縁体１３を介して互いに対向している。

何れの場合も、弾性絶縁体１３は、底面視において、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２とが対向する領域内から、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２とが対向する方向に対して直交する方向（Ｂ方向）の両側に突出していることが好ましい。沿面放電を効果的に防止するためである。

言い換えれば、図３（ａ）に示す板形状の弾性絶縁体１３では、底面視において、弾性絶縁体１３はプローブ同士の間に位置し、かつ、弾性絶縁体１３のＢ方向の長さ（プローブが延びる方向の長さ）がプローブのＢ方向の長さより長いことが好ましい。図３（ｂ）に示す針形状の弾性絶縁体１３でも同様に、底面視において、弾性絶縁体１３はプローブ同士の間に位置し、かつ、弾性絶縁体１３のＢ方向の長さがプローブのＢ方向の長さ（プローブの直径）より長いことが好ましい。

なお、絶縁検査装置１では、板形状及び針形状の何れの形状のプローブを用いても構わないが、板形状のプローブは針形状のプローブよりも広い範囲を一度に絶縁検査できる点で好適である。

図４は、第１の実施の形態に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図であり、検査状態を示している。図４において、測定対象物は太陽電池素子３０であり、基板３１と、基板３１上に第１の電極、半導体層、及び第２の電極が順に積層された積層体３２とからなる。基板３１上において積層体３２の外周部がデリーションされた除去領域３１ａが形成されている。図４に示す例では、除去領域３１ａが検査面である。なお、以降の説明で検査面に符号３１ａを付与して説明する場合がある。

太陽電池素子３０において、基板３１はガラス等からなる絶縁性の基板である。また、積層体３２を構成する半導体層は、特に限定はされないが、例えば、ＣＩＳ系薄膜（銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、及びセレン（Ｓｅ）を含有する化合物からなる薄膜）である。

絶縁検査装置１を用いて絶縁検査を行う際には、まず、移動機構１５により、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２と弾性絶縁体１３とを検査面に当接させる当接ステップを実行する。

当接ステップにおいて、移動機構１５によって支持部１４を下方向（検査面方向）に移動させ、支持部１４を検査面３１ａに近接させると各プローブ１１、１２が検査面３１ａに当接する。更に支持部１４を検査面３１ａに向けて移動させると、弾性体１７が縮み、各プローブ１１、１２が支持部１４の溝内に入り込むとともに、弾性絶縁体１３が検査面３１ａに当接する。更に支持部１４を検査面３１ａに向けて移動させると、弾性絶縁体１３が強く検査面３１ａに当接、つまり検査面３１ａに密着する。

当接ステップにより、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２と弾性絶縁体１３とが検査面３１ａに当接したときに、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２とが対向し、弾性絶縁体１３は第１のプローブ１１と第２のプローブ１２との間に位置する。

ところで、除去領域３１ａでは、基板３１の歪に起因する凹凸によって弾性絶縁体１３と除去領域３１ａとの間の間隔の違いがある。しかし、弾性絶縁体１３を除去領域３１ａに強く当接させることで、図５に示すように、除去領域３１ａの凹凸に合わせて弾性絶縁体１３が変形し、弾性絶縁体１３が除去領域３１ａに密着する。つまり、弾性絶縁体１３と支持部１４及び除去領域３１ａとの間には隙間がなくなる。

また、図３及び図４からわかるように、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２と弾性絶縁体１３とが検査面に当接したときに、第１のプローブ１１側から第２のプローブ１２を見ると、弾性絶縁体１３は第２のプローブ１２を遮るように位置している。

そのため、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２との間に例えば８０００Ｖの高電圧を印加した場合でも、各プローブ１１、１２間には弾性絶縁体１３が存在するため、沿面放電３００の発生を防止することができる。その結果、絶縁検査装置１では、精確な絶縁検査を行うことが可能となる。

なお、検査時に検査面と第１のプローブ１１と第２のプローブ１２とで形成される空間が、上下方向に空間ができないように弾性絶縁体１３で区切られていることが好ましい。

また、上記の説明では検査面を除去領域３１ａとしたが、第１のプローブ１１は基板３１または除去領域３１ａと接することができ、第２のプローブ１２は除去領域３１ａまたは積層体３２と接することができる。その結果、検査面は除去領域３１ａには限られず、基板３１、積層体３２、除去領域３１ａとすることができる。

すなわち、検査時において、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２は、図４に示すように両方が除去領域３１ａと接する場合だけではなく、図６（ａ）に示すように、一方が積層体３２に接し、他方が除去領域３１ａに接してもよい。この場合には、除去領域３１ａと積層体３２とが検査面となる。

或いは、図６（ｂ）に示すように、一方が除去領域３１ａに接し、他方が基板３１の側面に接してもよい。この場合には、除去領域３１ａと基板３１とが検査面となる。或いは、図示は省略するが、一方が積層体３２に接し、他方が基板３１の側面に接してもよい。この場合には、積層体３２から基板３１までが検査面となる。

検査面が基板３１、積層体３２、除去領域３１ａの何れであっても、弾性絶縁体１３は必ず除去領域３１ａに接する。これにより、沿面放電を防止できる。

弾性絶縁体１３としては、天然ゴム、ジエン系ゴム、非ジエン系ゴム、その他のゴムを用いると好適である。

ジエン系ゴムとしては、例えば、スチレン・ブタジエンゴム（SBR）、イソプレンゴム（IR）、ブタジエンゴム（BR）、クロロプレンゴム（CR）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（NBR）等が挙げられる。

また、非ジエン系ゴムとしては、例えば、ブチルゴム（イソブチエン・イソプレンゴム（IIR））、エチレン・プロピレンゴム（EPM、EP、EPDM）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（EPDM）、ウレタンゴム（PUR、U）、シリコーンゴム（Si,Q、VMQ、SR）、フッ素ゴム（FKM、FPM）等が挙げられる。

また、その他のゴムとしては、例えば、クロロスルホン化ポリエチレン（CSM）、塩素化ポリエチレン（CM）、アクリルゴム（ACM,ANM）、多硫化ゴム（T）、エピクロルヒドリンゴム（CO、ECO）等が挙げられる。

〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態では、絶縁検査装置１において断面形状が矩形状の弾性絶縁体１３を用いる例を示した。しかし、弾性絶縁体の断面形状は図４等に示した矩形状には限られず、以下に例示する様々な形状とすることができる。

図７〜図９は、第１の実施の形態の変形例１に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図であり、検査状態を示している。

例えば、図７（ａ）に示す弾性絶縁体１３Ａのように、除去領域３１ａ側（下面側）の両側に矩形状の切り欠きを設け、支持部１４側の幅の広い矩形状部分から幅の狭い矩形状部分が除去領域３１ａ側に突起する略Ｔ字型の断面形状としてもよい。また、図７（ｂ）に示す弾性絶縁体１３Ｂのように、除去領域３１ａと接する面（下面）の面積が支持部１４側の面（上面）の面積よりも小さい台形状（例えば、等脚台形状）の断面形状としてもよい。

また、図８（ａ）に示す弾性絶縁体１３Ｃのように、円形状または楕円形状の断面形状としてもよい。また、図８（ｂ）に示す弾性絶縁体１３Ｄのように、除去領域３１ａ側の中央部に除去領域３１ａと接する面側から支持部１４側に窪む矩形状の溝を設けた断面形状としてもよい。

また、弾性絶縁体は、１つであってもよいし、複数であってもよい。例えば、図９に示す弾性絶縁体１３Ｅのように、弾性絶縁体は独立した矩形状の２つの部分を有していてもよい。もちろん、弾性絶縁体は独立した３つ以上の部分を有していてもよいし、矩形状の断面形状に代えて図７（ａ）〜図８（ｂ）に示したような様々な断面形状を採用することができる。

〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態では、絶縁検査装置１において第１のプローブ１１、第２のプローブ１２、及び弾性絶縁体１３が同一の支持部１４に支持される例を示した。しかし、これには限られず、以下に例示するように、第１のプローブ１１、第２のプローブ１２、及び弾性絶縁体１３は別々の支持部に支持されてもよい。

図１０〜図１２は、第１の実施の形態の変形例２に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図であり、検査状態を示している。

例えば、図１０（ａ）に示すように、水平方向に離間して配置された２つの支持部１４Ａ及び１４Ｂを設けてもよい。支持部１４Ａ及び１４Ｂは、例えば、移動機構１５によって矢印Ａで示す上下方向に同時に移動可能に構成されている。

図１０（ａ）に示す例では、第１のプローブ１１は弾性体１７を介して支持部１４Ａの溝内に固定され、第２のプローブ１２は弾性体１７を介して支持部１４Ｂの溝内に固定されている。また、弾性絶縁体１３Ｆは、断面形状が矩形状であり、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２との間に位置するように、支持部１４Ａと支持部１４Ｂの対向する側面に固定されている。

なお、弾性絶縁体の断面形状は図１０（ａ）等に示した矩形状には限られず、以下に例示する様々な形状とすることができる。例えば、図１０（ｂ）に示す弾性絶縁体１３Ｇのように、除去領域３１ａ側の両側に矩形状の切り欠きを設け、移動機構１５側（上面側）の幅の広い矩形状部分から幅の狭い矩形状部分が除去領域３１ａ側に突起する略Ｔ字型の断面形状としてもよい。

また、図１１（ａ）に示す弾性絶縁体１３Ｈのように、支持部１４Ａと支持部１４Ｂの対向する側面間から除去領域３１ａ側に突起する部分の形状を、除去領域３１ａと接する面の面積が移動機構１５側の面積よりも小さい台形状（例えば、等脚台形状）の断面形状としてもよい。また、図１１（ｂ）に示す弾性絶縁体１３Ｉのように、円形状または楕円形状の断面形状としてもよい。

また、図１２（ａ）に示す弾性絶縁体１３Ｊのように、除去領域３１ａ側の中央部に除去領域３１ａと接する面側から移動機構１５側に窪む矩形状の溝を設けた断面形状としてもよい。また、図１２（ｂ）に示す弾性絶縁体１３Ｋのように、支持部１４Ａ及び１４Ｂのそれぞれに弾性絶縁体を設けてもよい。

〈第１の実施の形態の変形例３〉
第１の実施の形態の変形例３では、その他の変形例を示す。

図１３〜図１５は、第１の実施の形態の変形例３に係る絶縁検査装置の構造を例示する断面模式図であり、検査状態を示している。

例えば、図１３（ａ）に示すように、支持部を複数のユニットからなる構造としてもよい。図１３（ａ）に示す例では、支持部１４Ｃ上に所定の間隙を空けて支持部１４Ｄを配置した構造としている。第１のプローブ１１及び第２のプローブ１２のそれぞれの上端は、支持部１４Ｃと支持部１４Ｄとの間の間隙内に露出している。

但し、図１３（ａ）の構造の場合、間隙を介してプローブ間に沿面放電３００が生じるおそれがある。そこで、図１３（ｂ）のように、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２との間隙の少なくとも一部を塞ぐように、弾性絶縁体（第２の絶縁体）２３を配置することが好ましい。例えば、支持部１４Ｃの上面と支持部１４Ｄの下面の対向する位置に溝を設け、溝内に弾性絶縁体２３を配置することができる。

図１３（ｂ）の構造では、プローブ同士の間を、第１のプローブ１１から見たときに第２のプローブ１２を遮るように弾性絶縁体１３が配置されているだけではなく、同様に間隙内にも弾性絶縁体２３が配置されている。そのため、プローブ間に例えば８０００Ｖの高電圧を印加した場合でも、プローブ間には弾性絶縁体１３及び２３が存在するため、沿面放電３００の発生を防止することができる。その結果、精確な絶縁検査を行うことが可能となる。

なお、図１３（ｂ）のように２つの支持部が対向する面は必ずしも平面である必要はない。例えば、図１４に示す支持部１４Ｅと支持部１４Ｆのように、支持部１４Ｅの上面の中央部に凹部を設け、支持部１４Ｆの下面の、支持部１４Ｅの凹部と対向する位置に凸部を設け、支持部１４Ｆの凸部が支持部１４Ｅの凹部に所定の間隙を空けて嵌まり込む構造であってもよい。

この場合も、第１のプローブ１１と第２のプローブ１２との間隙の少なくとも一部を塞ぐように、凹部内に弾性絶縁体２３を配置することにより、図１３（ｂ）の場合と同様に、沿面放電３００の発生を防止することができる。その結果、精確な絶縁検査を行うことが可能となる。

図１５は、各プローブ１１、１２が配置される溝内において各プローブ１１、１２と接するように弾性絶縁体を配置する例である。図１５に示す例では、第１のプローブ１１及び第２のプローブ１２のそれぞれの上端面に接するように弾性絶縁体３３が支持部１４Ｇ内に埋め込まれている。この構造では、弾性絶縁体１３に加えて各プローブ１１、１２の上端面に接する弾性絶縁体３３が存在するため、沿面放電３００の発生を防止することができる。その結果、精確な絶縁検査を行うことが可能となる。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、沿面放電を抑制できるならば、弾性を有していない絶縁体を利用してもよいことは明らかである。また、弾性絶縁体は支持部に支持されている必要はなく、弾性絶縁体を支持部とは別体としてもよい。この場合、弾性絶縁体を支持部の下側に横方向から挿入するための第２の移動機構を設けてもよい。検査時には、まず、第２の移動機構により弾性絶縁体を横方向に移動させて、所定位置に配置する。その後、移動機構１５により支持部１４を下げて、支持部１４が弾性絶縁体を上から押し付けるようにすればよい。ここで、所定位置は、弾性絶縁体が対向する第１のプローブと第２のプローブと間に配置される位置である。

１絶縁検査装置
１１第１のプローブ
１２第２のプローブ
１３、１３Ａ〜１３Ｋ弾性絶縁体（第１の絶縁体）
１４、１４Ａ〜１４Ｇ支持部
１５移動機構
１６計測部
１７弾性体
２３、３３弾性絶縁体（第２の絶縁体）
３０太陽電池素子
３１基板
３１ａ除去領域
３２積層体

Claims

絶縁検査装置であって、
第１のプローブと、
第２のプローブと、
第１の絶縁体と、
前記第１のプローブと前記第２のプローブと前記第１の絶縁体とを支持する支持部と、
前記第１のプローブと前記第２のプローブと前記第１の絶縁体とを検査面に当接または離間させる移動機構と、を有し、
前記第１のプローブと前記第２のプローブと前記第１の絶縁体とが前記検査面に当接したときに、前記第１の絶縁体は前記第１のプローブと前記第２のプローブとの間に位置し、
前記支持部は、前記第１のプローブが位置する溝と前記第２のプローブが位置する溝とを連通する間隙を有し、前記間隙の一部を塞ぐように第２の絶縁体が設けられ、
前記第１のプローブと前記第２のプローブと前記第１の絶縁体とは、前記移動機構によって前記支持部を介して移動する、絶縁検査装置。
前記第１のプローブと前記第２のプローブと前記第１の絶縁体とが前記検査面に当接したときに、前記第１のプローブ側から前記第２のプローブを見ると、前記第１の絶縁体は、前記第２のプローブを遮るように位置している、請求項１に記載の絶縁検査装置。
前記第１のプローブと前記第２のプローブは弾性体を介して前記支持部に支持され、前記第１の絶縁体は直接前記支持部に支持されている、請求項１又は２に記載の絶縁検査装置。
前記第１の絶縁体は、底面視において、前記第１のプローブと前記第２のプローブとが対向する領域内から、前記第１のプローブと前記第２のプローブとが対向する方向に対して直交する方向の両側に突出している、請求項１乃至３の何れか一項に記載の絶縁検査装置。
前記検査面を備えた検査対象物は、
基板と、該基板上に第１の電極、半導体層及び第２の電極が順に積層された積層体と、該基板上であって、前記積層体の外周部に形成された除去領域と、を有する太陽電池素子である、請求項１乃至４の何れか一項に記載の絶縁検査装置。
前記検査面は前記基板、前記積層体、前記除去領域であり、前記第１のプローブは前記基板または前記除去領域と接することができ、前記第２のプローブは前記除去領域または前記積層体と接することができ、前記第１の絶縁体は前記除去領域と接する、請求項５に記載の絶縁検査装置。
前記第１の絶縁体は弾性を有している、請求項１乃至６の何れか一項に記載の絶縁検査装置。